降低生猪料肉比技术优化研究

郑 威， 卢 婵， 余 侃， 刘金龙*， 程碧军*，黄思思， 李良华， 魏金涛， 程水源

（1.湖北省农业科学院农业经济技术研究所，湖北武汉430064；2.湖北民族大学生命科学技术学院，湖北恩施445000；3.湖北省农业科学院畜牧兽医研究所，湖北武汉430064；4.武汉轻工大学国家富硒农产品加工技术研发专业中心，湖北武汉430023）

养猪生产中饲料成本约占总成本的69% ～83%，且饲料浪费约占总消耗的3%～5%。 减少饲料浪费、 提高饲料利用率是降低料肉比的有效措施， 已引起饲料生产厂家和大多数养殖户的重视（张渊魁等，2018；杨自全，2018；陈芳，2017；刘晓辉，2016；李长强等，2015）。 但在饲料生产和养殖过程中，多采取在饲料中添加有害的合成激素、瘦肉精、抗生素甚至重金属来降低料肉比，导致生猪免疫力下降，易患疾病和易爆发猪瘟。使得猪肉不安全,腥臭味重，没有鲜香味，适口性差（陈权文，2020；朱秋凤等，2019；曹洁，2017）；同时，提高生猪饮用水质，也是降低料肉比的有效措施，但被生猪养殖场和养殖户忽略， 甚至使用致病菌超标的脏水，导致生猪消化系统发病率高，严重影响了进食和饲料的转化，大大提高料肉比（蒋国滨，2018；王运芬，2010）。 目前使用混合料喂猪， 料肉比为2.8:1 或3:1，而用单一的玉米或稻谷喂猪，猪每增重1 kg 需消耗6 ～ 7 kg 玉米或稻谷，猪的吸收转化效率低。研究证明，科学搭配多种益生菌发酵猪饲料（刘永立等，2019），在猪饲料中科学添加营养元素硒（吴信等，2017；陈赛娟等，2010）、维生素E（庞全海等，2002）、柠檬酸（李建平等，2010）、赖氨酸（贾红敏等，2020；陈丽丽等，2019）、蛋氨酸（韩浩月，2020；冯晓友，2011），具有安全性高并提高生猪对饲料消化转化利用率的作用， 但已有的报道大部分是进行的单因素试验， 鲜见进行多因素优化试验研究， 及用优质的小分子活性水喂猪的报道。因此，本研究在生物发酵饲料的基础上添加赖氨酸、蛋氨酸、营养元素硒、维生素E、柠檬酸和使用小分子活性水饲喂进行单因素试验后， 再进一步设计响应面试验研究， 旨在得到理想的降低料肉比的饲料饲养优化参数。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂 生物有机硒（自主研发的专利产品，ZL201610338121.6，枯草芽孢杆菌新菌株SE201412 发酵所得，纯度为99%以上，浓度为5000 mg/kg，SGS 毒性报告为低毒）；赖氨酸（西安拉维亚生物科技有限公司）；蛋氨酸（安徽宏通生物工程有限公司）；小分子活性水（JC-280 小分子活性水发生器， 中健量子科技有限公司生产）；维生素E（新和成控股集团有限公司）；柠檬酸（常州市恒光化学试剂有限公司）；益生菌CICC 32288、CICC 10063、CICC 10089、CICC 10064、CICC 6257、CICC 6129、CICC 6119、ICC 6241、CICC 212401、SE 201412； 用益生菌发酵的育肥后期猪饲料配方及原料： 重金属、 农残不超标的玉米42%、 小麦麸10%、 发酵枯饼粉15%、 饲草粉20%、鱼粉5%、红薯干粉3.4%、秸秆粉10%、葡萄糖酸钙1%和竹盐0.6%。

1.2 主要仪器与设备 T200 型固体发酵罐体系统设备， 上海洋格生物工程设备有限公司；JC-280 小分子活性水发生器， 中健量子科技有限公司；TS-211GZ 摇床， 常州金坛良友仪器有限公司；SW-CJ-1F 超净工作台，南京晓晓仪器设备有限公司；LDZX-75KBS 灭菌锅，深圳洁博士电器有限公司；OZ-2003 臭氧机。

1.3 生物饲料发酵方法 第一阶段有氧发酵：向发酵配方原料中接入CICC 32288 菌株种子液，发酵6 h；第二阶段有氧发酵：向发酵液中接入CICC 10063 和CICC 10089 菌株的种子液，发酵62 h；第三阶段有氧发酵： 向发酵液中接入CICC 22585、CICC 22635、CICC 22607 和CICC 10064 菌株的种子液，发酵6 h；第四阶段有氧发酵：向发酵液中接入CICC 6257、CICC 6129、CICC 6119、ICC 6241和CICC 21240 菌株的种子液，发酵3 h；第五阶段无氧发酵:在无菌条件下，加入等量CICC 6119 罗伊氏乳杆菌、CICC 6073 植物乳杆菌植物亚种、CICC 620985 嗜酸乳杆菌进行混合发酵。

1.4 料肉比计算公式

料肉比=消耗饲料总量（kg）/增重总量（kg）。

1.5 饲喂方法 每天按猪体重的3%，分早晚投喂饲料；日饮小分子活性水量按单因素和响应面法设计量每日总量4 kg，不足部分加自来水补足。

1.6 单因素处理试验操作要求 分别选空腹的体重（45±0.5）kg 的健康去势育肥恩施黑猪8 ～ 10头。 按育肥猪体重3%计算猪日粮量，试验饲喂到空腹称重90 kg/头左右时，计算料肉比。

1.7 响应面处理试验操作要求 分别选空腹的体重（45±0.5）kg 的健康去势育肥恩施黑猪216头。按育肥猪体重3%计算猪日粮量，按响应面试验设计27 组，每组8 头，试验饲喂到空腹称重90 kg/头左右时，计算料肉比。

1.8 数据处理软件 单因数数据处理软件Origin8.5，响应面数据处理软件Design-expert V8.0.6。

1.9 单因素对生猪料肉比的影响

1.9.1 日粮赖氨酸+蛋氨酸对生猪料肉比的影响育肥期的恩施黑猪日粮2.75 kg，添加生物有机硒（以Se 计，下同）1 mg、维生素E 100 mg、柠檬酸14 g，日饮小分子活性水4 L，添加赖氨酸+蛋氨酸分别为（2+1）g、（4+2）g、（6+3）g、（8+4）g、（10+5）g、（12+6）g、（14+7）g，饲喂到90 kg/头，计算料肉比。1.9.2 日饮小分子活性水量对生猪料肉比的影响育肥期的恩施黑猪日粮2.75 kg，添加生物有机硒1 mg、维生素E 100 mg、赖氨酸6 g+蛋氨酸3 g、柠檬酸14 g，日饮小分子活性水0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5 L，饲喂到90 kg/头，计算料肉比。

1.9.3 日粮生物有机硒+维生素E 对生猪料肉比的影响 育肥期的恩施黑猪日粮2.75 kg，添加赖氨酸6 g+蛋氨酸3 g、柠檬酸14 g，日饮小分子活性水4 L，添加生物有机硒+维生素E 分别为（0.2+20）mg、（0.4+40）mg、（0.6+60）mg、（0.8+80）mg、（1.0+100）mg、（1.2+120）mg、（1.4+140）mg、（1.6+160）mg、（1.8+180）mg、（2.0+200）mg， 饲喂到90 kg/头，计算料肉比。

1.9.4 日粮柠檬酸对生猪料肉比的影响 育肥期的恩施黑猪日粮2.75 kg，添加赖氨酸6 g+蛋氨酸3 g、生物有机硒1 mg、维生素E 100 mg，日饮小分子活性水4 L，添加柠檬酸2、4、6、8、10、12、14、16、18、20 g，饲喂到90 kg/头，计算料肉比。

1.10 响应面法降低料肉比工艺设计 根据单因素试验结果， 以赖氨酸+蛋氨酸、 小分子活性水量、生物有机硒+维生素E 和柠檬酸为自变量，料肉比为响应值，根据Box-Behnken 的中心组合试验设计原理， 采用响应面法在四因素三水平上对料肉比效果进行优化（表1）。 根据模型分析试验结果，确定最佳的降低料肉比的四因素使用量。

表1 响应面设计因素与水平

2 结果与分析

2.1 单因素对生猪料肉比的影响

2.1.1 日粮赖氨酸+蛋氨酸对生猪料肉比的影响由图1 可知，在日粮中添加赖氨酸+蛋氨酸，料肉比逐渐降低。 添加赖氨酸10 g、蛋氨酸5 g 以后，料肉比降低不明显。 这是因为发酵生物饲料配方中的鱼粉和豆粕游离出较多的赖氨酸， 玉米游离出较多的蛋氨酸，过量添加赖氨酸和蛋氨酸，超过限度，氨基酸要分解代谢，同时把代谢废物排出体外，这会增加猪体排泄系统的负担，影响猪对饲料的吸收转化利用。

图1 日粮赖氨酸+蛋氨酸对生猪料肉比的影响

2.1.2 日饮小分子活性水量对生猪料肉比的影响由图2 可知， 随着小分子活性水用量从0 L 到1.5 L，料肉比逐渐降低，说明在饲养过程中让生猪加饮小分子活性水，能起到降低料肉比的效果，但超过了1.5 L 料肉比不降反升。 适量的小分子活性水可提高生猪的代谢水平、 增强体内排毒能力、降低肥肉比例、提高瘦肉比例，猪肉鲜香味更浓、适口性更好，值得进一步分析猪肉成分并与商品饲料饲喂的猪肉比较， 值得用小分子活性水研究建立优质好吃的瘦肉猪生产模型， 但小分子活性水用量过多会减少生猪脂肪酸生产量， 这是提高料肉比的根本原因。2.1.3 日粮生物有机硒+维生素E 对生猪料肉比的影响 由图3 可知， 随着生猪日粮添加生物有机硒和维生素E 的量增加， 料肉比逐渐降低，说明在生物发酵饲料中添加生物有机硒和维生素E，具有降低料肉比的效果，但日粮中生物有机硒超过1.6 mg、维生素E 超过160 mg，料肉比下降很缓慢。 推测日粮添加生物有机硒和维生素E 的量达到代谢上线时， 生猪消化饲料的能力和转化饲料的能力也达到极限， 生猪养殖中过量加入生物有机硒和维生素E 也是一种浪费。

图2 日饮小分子活性水量对生猪料肉比的影响

图3 日粮生物有机硒+维生素E 对生猪料肉比的影响

2.1.4 日粮柠檬酸对生猪料肉比的影响 由图4可知，随着生猪日粮添加柠檬酸的量增加，料肉比逐渐降低，说明在生物发酵饲料中添加柠檬酸，具有降低料肉比的效果，但日粮中柠檬酸超过16 g，料肉比下降缓慢。 发酵生物饲料中也产生乳酸等有机酸，也能增加生猪食欲，降低料肉比，适量添加具有增效作用，过量则饲料太酸，不利生猪肠胃健康，影响饲料的消化转化。

图4 日粮柠檬酸对生猪料肉比的影响

2.2 响应面因素与水平设计及结果分析

2.2.1 响应面因素与水平设计及结果 响应面设计及结果如表2 所示。

表2 响应面设计及结果

2.2.2 响应面回归模型及方差分析 根据表2 进行多元回归拟合， 四个因素经过拟合的二次多项回归模型方程为：Y=2.46-0.023A-6.042E-003B-8.917E -003C -6.000E -003D -2.000E -004AB -5.000E-004AC+1.250E-004AD-2.500E-005BC+1.250E-004CD-9.433E-003A2-2.333E-003B2-2.571E-003C2-1.721E-003D2。 方差分析结果见表3，模型P ＜0.0001，具有高度的显著性，模型失拟项P =0.0477，不显著，证明建模成功，试验结果可用该模型描述。 模型的决定系数R2=0.9970，说明响应值的变化有99.7%来源于所选因素， 该模型与实际情况接近， 试验拟合程度良好，CV=0.059%，试验误差小，能充分反映各因素与响应值间的关系。

表3 响应面设计多元回归模型方程分析

日粮赖氨酸+蛋氨酸、日饮小分子活性水量、日粮生物有机硒+维生素E、 日粮柠檬酸的一次项，日粮赖氨酸+蛋氨酸、日饮小分子活性水量、日粮生物有机硒+维生素E 的二次项达到极显著水平（P ＜0.0001）；日粮柠檬酸的二次项达到显著水平（P ＜0.05）；说明各因素对响应值的影响是简单的线性关系，而不是抛物面关系。根据各因素F值的大小可知， 各因素对降低猪饲料料肉比的能力影响的大小顺序为：日粮赖氨酸+蛋氨酸＞日粮生物有机硒+维生素E＞日饮小分子活性水量＞日粮柠檬酸。

2.2.3 因素间交互作用分析 响应曲面坡度越弯曲，则响应值对于因素的改变越敏感，相反曲面越平缓，则响应值对于因素的改变越迟钝；等高线图形状反映交互作用的强弱，等高线图形越椭圆，表示交互作用越显著。 从图5 ～10 可知，AB、AC、AD、BC、BD、CD 即日粮赖氨酸+蛋氨酸与日饮小分子活性水量、 日粮赖氨酸+蛋氨酸与日粮生物有机硒+维生素E、 日粮赖氨酸+蛋氨酸与日粮柠檬酸、 日饮小分子活性水量与日粮生物有机硒+维生素E、日饮小分子活性水量与日粮柠檬酸、日粮生物有机硒+维生素E 与日粮柠檬酸的交互项对响应值的影响不显著， 这与模型的方差分析结果一致。

2.2.4 最佳工艺条件优化结果 根据拟合模型方程，结合等高线和响应面，得出降低生猪料肉比的配方为：日粮赖氨酸10 g+蛋氨酸5 g、日饮小分子活性水用量1 L、日粮生物有机硒浓度1.5 mg+维生素E 150 mg、日粮柠檬酸14 g，可将生猪料肉比降低至2.4161:1。

3 结论与讨论

图6 日粮赖氨酸+蛋氨酸和日粮生物有机硒+维生素E 交互作用的等高线图与响应面

图7 日粮赖氨酸+蛋氨酸和日粮柠檬酸交互作用的等高线图与响应面

本设计的发酵生物猪饲料研究范围内之所以比常规饲料具有显著降低料肉比的效果， 其主要原因是选择发酵猪饲料的益生菌充分将饲料原料中蛋白质降解成小分子肽， 将淀粉充分降解成低聚糖和单糖，将纤维降解成低聚糖，利于生猪吸收利用， 尤其是在饲料中科学合理地添加了饲料中缺乏的赖氨酸、蛋氨酸，生物有机硒和维生素E，促进了生物酶合成量，抗氧化能力，排毒能力，提高了生猪代谢能力和免疫力， 保证了育肥猪旺盛食欲，小分子水是低氘小分子能量水，可充分给生猪细胞补水，及时清除细胞垃圾，提高生猪代谢活力，有利于提高生猪的饲料转化率，柠檬酸可以改善饲料适口性，促进生猪食欲，但从研究的配方发酵饲料看，不宜过量添加，因为饲料中的嗜酸益生菌会产生一定量的乳酸， 如果过量添加柠檬酸， 饲料就会过酸， 影响猪的消化，降低饲料转化率。

图8 日饮小分子活性水量和日粮生物有机硒+维生素E 交互作用的等高线图与响应面

图9 日饮小分子活性水量和日粮柠檬酸交互作用的等高线图与响应面

图10 日粮生物有机硒+维生素E 和日粮柠檬酸交互作用的等高线图与响应面

研究配方发酵饲料喂养育肥猪的料肉比已达到2.506:1 ～ 2.522:1，本试验在日粮中添加赖氨酸10 g+蛋氨酸5 g、 日饮小分子活性水用量1.0 L、日粮生物有机硒浓度1.5 mg+维生素E 150 mg、日粮柠檬酸14 g， 料肉比从2.522:1 降低至2.4161:1，降低了0.1059，每吨饲料可多生产17.4 kg 猪肉， 每吨饲料可增加恩施黑猪肉纯利润870元（恩施黑猪肉按50 元/kg 计）。 按目前养猪场经验， 常规饲料喂养育肥猪的料肉比按2.6 ～ 2.8:1计算， 用研究的每吨饲料料肉比可降低0.1839 ～0.3839， 每吨饲料多生产恩施黑猪肉30.2 ～ 63.0 kg，可增加纯利润1510 ～ 3150 元。